(57)【要約】【課題】  光通信装置に外力が加わりフェルールの嵌合角度が変わっても装置内部の半導体ユニットがこれに連動して動くために光軸ズレが発生しない構造を有する光通信装置を提供する。【解決手段】  発光素子又は受光素子を構成する半導体チップ１が固定されたリードフレーム２を有し、半導体チップ１とリードフレーム２の一部とボンディングワイヤ９とが透明な樹脂封止体３に封止されている半導体ユニット、及び光ファイバー５が装着されたフェルール６が嵌合されるスリーブ１０を収納するハウジングを具備し、前記スリーブは、半導体ユニットに固定され、発光素子又は受光素子の光軸がズレないように構成されている。フェルールへ外力が加わってもフェルール嵌合穴とフェルールの嵌合角度とが変化しないので光ファイバーと発光素子もしくは受光素子の光結合効率が変化せず安定した光結合を得る。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子もしくは受光素子がリードフレームに固定され、前記発光素子もしくは受光素子と前記リードフレームの一部が透明な樹脂封止体に封止されている半導体ユニットと、
光ファイバーが装着されたフェルールが嵌合されるスリーブと、
前記スリーブ及び前記半導体ユニットを収納するハウジングとを具備し、
前記スリーブは、前記半導体ユニットに固定されていることを特徴とする光通信装置。
【請求項２】
前記スリーブは、前記樹脂封止体表面に形成された嵌合溝に嵌合されて固定されていることを特徴とする請求項１に記載の光通信装置。
【請求項３】
前記スリーブと前記ハウジングとの間にはギャップ空間が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光通信装置。
【請求項４】
前記スリーブにはスリットが形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光通信装置。
【請求項５】
前記リードフレームの一部を構成するリードは、前記半導体ユニットから前記ハウジング外へ導出されており、前記リードの前記半導体ユニットから前記ハウジング内表面までの間には、周囲よりも細く成型された部分を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子もしくは受光素子を有する半導体ユニットを備え、光ファイバーを固定する光通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の光通信装置は、発光素子もしくは受光素子からなる半導体チップをリードフレームの素子搭載部に固着し、外部に導出する部分を有するボンディングワイヤ等の配線により、発光素子もしくは受光素子の表面に形成された電極とリードフレームのリードとを電気的に接続し、エポキシ樹脂などの透光性樹脂封止体により発光素子もしくは受光素子からなる半導体チップとリードフレーム等とをモールド封止して形成した半導体ユニットをハウジング（外囲器）内に固定するように構成した装置である。
ハウジング内には光コネクタのフェルール嵌合穴がある。フェルールが所定の機械的結合をするために、フェルール嵌合穴の内径とフェルールの外径のクリアランスは小さくする必要がある。通常、フェルール嵌合穴は、特許文献１の図５に示されているように、ハウジング内にハウジングと一体に形成された受承筒に設けられ、この受承筒にフェルールを挿入して光ファイバーがハウジングに固定される。
【０００３】
光ファイバーの端部には光コネクタのフェルールが取り付けられ、このフェルールを介して光ファイバーがハウジング内に挿入されている。そして、光ファイバー先端は、発光素子もしくは受光素子が収納された樹脂封止体に接触して光ファイバーと半導体チップに形成された発光素子もしくは受光素子との間で光の受光もしくは発光が行われる。
光ファイバーの先端と発光素子もしくは受光素子の素子面とは光結合効率の面から常に正対していることが要求されている。しかしながら従来の構成では、光ファイバーに外力が加えられ、フェルールにもその影響が及ぼされる場合、この外力によってフェルール嵌合穴の内部でフェルールが動き、フェルール嵌合穴とフェルールの嵌合角度が変化する場合がある。そのため光ファイバーと発光素子もしくは受光素子の光軸ズレが大きくなり光結合効率が変化し、安定した光結合を得ることができないという問題があった。
【特許文献１】特開２００１−８３３７８号公報（図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、光結合効率の変化が少ない構造の光通信装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の光通信装置の一態様は、発光素子もしくは受光素子がリードフレームに固定され、前記発光素子もしくは受光素子と前記リードフレームの一部が透明な樹脂封止体に封止されている半導体ユニットと、光ファイバーが装着されたフェルールが嵌合されるスリーブと、前記スリーブ及び前記半導体ユニットを収納するハウジングとを具備し、前記スリーブは、前記半導体ユニットに固定されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、光結合効率の変化が少ない構造の光通信装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、実施例を参照して発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１及び図２を参照して実施例１を説明する。
図１は、光通信装置の断面図及び半導体ユニットの平面図、図２は、図１の光通信装置に光ファイバーが装着されたフェルールを嵌合させた光通信装置の断面図である。
図１に示すように、光通信装置の、例えば、直方体のハウジング４は、例えば、エポキシ樹脂などの合成樹脂により一体成形されてなるものである。ハウジング４は、光ファイバーのフェルールが出入りする開口部７を有するフェルール収納部４ａと底部に半導体ユニットが収納される半導体ユニット収納部４ｂとを有し、両部は、隔壁４ｃにより隔てられている。隔壁４ｃは、ハウジング４の中央部分に開口が設けられており、この開口を通ってスリーブ１０やフェルールなどが半導体ユニット収納部４ｂに至るように構成されている。また、ハウジング４の底部となる壁面４ｅは、ハウジングが撓み得るよう周囲の壁面よりも薄く形成されている。
【０００９】
半導体ユニットは、発光素子もしくは受光素子からなる半導体チップ１をリードフレーム２の素子搭載部２ａに固着し、ボンディングワイヤ９により、発光素子もしくは受光素子の表面に形成された電極とリードフレーム２のリード２ｂとを電気的に接続し、エポキシ樹脂などの透光性樹脂封止体３により発光素子もしくは受光素子からなる半導体チップ１とリードフレーム２とをボンディングワイヤ９と共にモールド封止してなる。樹脂封止体３は、例えば、直方体であり、一面にスリーブ１０を固定するための突起８を嵌め込む溝３ａが形成されている（図１（ｂ））。リードフレーム２のリード２ｂの先端は、ハウジング４の側面から外部に突出している。
【００１０】
スリーブ１０は、円筒状であり、例えば、アルミナなどのセラミックや銅、鉄あるいはこれらの合金などの金属からなり、先端部の突起８が樹脂封止体３の溝３ａに嵌合されて半導体ユニットに固定されている。スリーブ１０の突起８と樹脂封止体３との間は、接着剤などにより接合しても良い。このような構成によればスリーブ１０が半導体ユニットの樹脂封止体３と固定され、ハウジング４とは固定されないため、ハウジング４とスリーブ１０が固定された半導体ユニットとの間には外力が加えられた時に弾性が得られると共に、スリーブ１０と半導体チップ１との位置関係は常に一定にすることができる。スリーブ１０は、隔壁４ｃの開口にほぼ一致して形成されているが、図１に示すように、多少ギャップ空間４ｄが形成されている。ハウジング４と半導体ユニットの嵌合において、ギャップ空間４ｄを設け壁面４ｅを薄くすることにより、スリーブに加えられる外力に対してハウジング４とスリーブ１０が固定された半導体ユニットとの間の弾性がさらに得られるようになっている。ハウジング４内において、半導体ユニットに固定されたスリーブ１０は、フェルール嵌合穴を構成し、この中にフェルールが挿入される。
【００１１】
図２は、図１に示すこの実施例の光通信装置に光ファイバーを装着した時の状態を説明する。光ファイバー５は、両端にフェルール６が形成されており、フェルール６を介して光ファイバー５が光通信装置に装着される。
この状態で半導体チップ１が発光素子、例えば、発光ダイオードもしくはレーザダイオードの場合には、所定の電圧を半導体チップ１に与えることによって、半導体チップ１から光が発光し、樹脂封止体３に接している光ファイバー５の端部から、光が内部に入り込んで光ファイバー５を伝わって行き、光ファイバー５の他端に接続された受光素子が設けられた光通信装置に送られる。一方、半導体チップ１が、受光素子、例えば、フォトダイオードなどの場合には、樹脂封止体３に接している光ファイバー５の端部から光ファイバーを伝わってきた光が樹脂封止体３内の半導体チップ１の受光面に入射され、受光素子で電気信号に変換されて外部に伝達される。
【００１２】
この実施例の光通信装置は、スリーブと半導体ユニットの樹脂封止体とが固定され、スリーブがハウジングとは直接固定されていないので、スリーブとハウジングとの間に弾性が得られ、フェルールとスリーブとの嵌合時にフェルールへ外力がかかった場合でも、フェルールへの外力に応じてスリーブも連動するため、スリーブとフェルールの嵌合角度が変化する割合が小さくなる。したがって、光ファイバーと発光素子もしくは受光素子の光結合効率の変化が少なく安定した光結合を得ることができる。
【実施例２】
【００１３】
図３及び図４を参照して実施例２を説明する。
図３は、光通信装置の断面図及びスリーブの斜視図、図４は、図３の光通信装置に光ファイバーが装着されたフェルールを嵌合させた光通信装置の断面図である。この実施例では、スリーブの形状に特徴がある。
図３に示すように、光通信装置のハウジング２４は、合成樹脂により一体成形されてなるものである。ハウジング２４は、光ファイバーのフェルールが出入りする開口部２７を有するフェルール収納部２４ａと底部に半導体ユニットが収納される半導体ユニット収納部２４ｂとを有し、両部は、隔壁２４ｃにより隔てられている。隔壁２４ｃは、ハウジング２４の中央部分に開口が設けられており、この開口を通ってスリーブ２０やフェルールなどが半導体ユニット収納部２４ｂに至るように構成されている。また、ハウジング２４の底部となる壁面２４ｅは、ハウジングが撓み得るよう周囲の壁面よりも薄く形成されている。
【００１４】
半導体ユニットは、発光素子もしくは受光素子からなる半導体チップ２１をリードフレーム２２の素子搭載部２２ａに固着し、ボンディングワイヤ２９により、発光素子もしくは受光素子の表面に形成された電極とリードフレーム２２のリード２２ｂとを電気的に接続し、エポキシ樹脂などの透光性樹脂封止体２３により発光素子もしくは受光素子からなる半導体チップ２１とリードフレーム２２とをボンディングワイヤ２９と共にモールド封止してなる。樹脂封止体２３は、例えば、直方体であり、一面にスリーブ２０を固定するための突起２８を嵌め込む溝２３ａが形成されている。リードフレーム２２のリード２２ｂの先端は、ハウジング２４の側面から外部に突出している。
【００１５】
スリーブ２０は、円筒状であり、例えば、アルミナなどのセラミックや銅、鉄あるいはこれらの合金などの金属からなり、先端部の突起２８が樹脂封止体２３の溝２３ａに嵌合されて半導体ユニットに固定されている。この実施例では、スリーブ２０として縦に切り込み２０ａを入れた割りスリーブ２０を用いている（図３（ｂ））。割りスリーブ２０のフェルール嵌合穴の内径（スリーブの内径）は、切り込み２０があることからフェルールの外径よりも小さく構成されている。このような構成によればスリーブ２０が半導体ユニットの樹脂封止体２３と固定され、ハウジング２４とは固定されないため、ハウジング２４とスリーブ２０が固定された半導体ユニットとの間には外力が加えられた時に弾性が得られると共に、スリーブ２０と半導体チップ２１との位置関係は常に一定にすることができる。スリーブ２０は、隔壁２４ｃの開口にほぼ一致して形成されているが、図３、４に示すように、多少ギャップ空間２４ｄが形成されている。ハウジング２４と半導体ユニットの嵌合において、ギャップ空間２４ｄを設けて壁面２４ｅを薄くすることにより、スリーブに加えられる外力に対してハウジング２４とスリーブ２０が固定された半導体ユニットとの間の弾性がさらに得られるようになっている。また、スリーブ２０の突起２８と樹脂封止体２３との間は接着剤などにより接合することもできる。
【００１６】
また、割りスリーブは、フェルール嵌合穴の内径とフェルールの外径よりも小さく構成させたことから、フェルールを嵌合した際には内径方向に弾性力が働くため、フェルール嵌合時には図４に示すような圧入状態となる。
フェルール嵌合時にこのような圧入状態となるようにスリーブが構成されていることから、フェルールに外力がかかった場合でも、スリーブ内でフェルールを固定しようとする弾性力が働くため、スリーブとフェルールの嵌合角度が変化する割合をさらに小さくすることができる。
この実施例の光通信装置は、スリーブと半導体ユニットの樹脂封止体とが固定され、スリーブがハウジングとは直接固定されていないので、スリーブとハウジングとの間に弾性が得られ、フェルールとスリーブとの嵌合時にフェルールへ外力がかかった場合でもフェルールへの外力に応じてスリーブも連動するため、スリーブとフェルールの嵌合角度が変化する割合が小さくなる。また、フェルール嵌合時に圧入状態となるように割りスリーブを用いていることから、フェルールに外力がかかった場合でも、スリーブ内でフェルールを固定しようとする弾性力が働くため、スリーブとフェルールの嵌合角度が変化する割合をさらに小さくすることができる。したがって、光ファイバーと発光素子もしくは受光素子の光結合効率が変化しないで安定した光結合を得ることができる。
【実施例３】
【００１７】
図５を参照して実施例３を説明する。
図５は、光通信装置の断面図である。この実施例では半導体ユニットの樹脂封止体の構造に特徴がある。図に示すように、光通信装置の直方体のハウジング３４は、エポキシ樹脂などの合成樹脂により一体成形されてなるものである。ハウジング３４は、光ファイバーのフェルールが出入りする開口部３７を有するフェルール収納部３４ａと底部に半導体ユニットが収納される半導体ユニット収納部３４ｂとを有し、両部は、隔壁３４ｃにより隔てられている。隔壁３４ｃは、ハウジング３４の中央部分に開口が設けられており、この開口を通ってスリーブ３０やフェルール３６などが半導体ユニット収納部３４ｂに至るように構成されている。また、ハウジング３４の底部となる壁面３４ｅは、ハウジングが撓み得るよう周囲の壁面よりも薄く形成されている。
【００１８】
半導体ユニットは、発光素子もしくは受光素子からなる半導体チップ３１をリードフレーム３２の素子搭載部３２ａに固着し、ボンディングワイヤ３９により、発光素子もしくは受光素子の表面に形成された電極とリードフレーム３２のリード３２ｂとを電気的に接続し、エポキシ樹脂などの透光性樹脂封止体３３により発光素子もしくは受光素子からなる半導体チップ３１とリードフレーム３２とをボンディングワイヤ３９と共にモールド封止してなる。樹脂封止体３３は、一面にスリーブ３０を固定するための突起３８を嵌め込む溝３３ａが形成されている。リードフレーム３２のリード３２ｂの先端は、ハウジング３４の側面から外部に突出している。樹脂封止体３３は、半導体チップ３１の発光面もしくは受光面に対応する部分の表面が他の表面より低くなっており、光ファイバー３５の樹脂封止体３３と接する先端部分から発光面もしくは受光面までの距離を短くした構成になっている。つまり、この部分には凹部３３ｂが形成されており、光ファイバー３５の先端は、この凹部３３ｂ底面に接している。
【００１９】
スリーブ３０は、円筒状であり、アルミナなどのセラミックや銅、鉄あるいはこれらの合金などの金属からなり、先端部の突起３８が樹脂封止体３３の溝３３ａに嵌合されて半導体ユニットに固定されている。スリーブ３０の突起３８と樹脂封止体３３との間は、接着剤などにより接合することもできる。ハウジング３４内において、半導体ユニットに固定されたスリーブ３４は、フェルール嵌合穴を構成し、この中にフェルールが挿入される。
このような構成によればスリーブ３０が半導体ユニットの樹脂封止体３３と固定され、ハウジング３４とは固定されないため、ハウジング３４とスリーブ３０が固定された半導体ユニットとの間には外力が加えられた時に弾性が得られると共に、スリーブ３０と半導体チップ３１との位置関係は常に一定にすることができる。スリーブ３０は、隔壁３４ｃの開口にほぼ一致して形成されているが、図５に示すように、多少ギャップ空間３４ｄが形成されている。
【００２０】
この実施例は、半導体チップ３１の発光面もしくは受光面に対応する部分の表面が他より低くなっている凹部３３ｂが形成された樹脂封止体を有する光通信装置に適用した例を説明している。この実施例では、樹脂封止体の凹部にスリーブが装着されているので、光ファイバーと発光素子もしくは受光素子との距離が凹部のないものより短くなり、その分スリーブとフェルールの嵌合角度が変化しても光ファイバーと発光素子もしくは受光素子の光結合効率の変化を凹部の小さいものより小さくすることができて安定した光結合を得られる。
【００２１】
この実施例の光通信装置は、スリーブと半導体ユニットの樹脂封止体とが固定され、スリーブがハウジングとは直接固定されていないので、スリーブとハウジングとの間に弾性が得られ、フェルールとスリーブとの嵌合時にフェルールへ外力がかかった場合でもフェルールへの外力に応じてスリーブも連動するため、スリーブとフェルールの嵌合角度が変化する割合が小さくなる。また、樹脂封止体の凹部にスリーブが装着されているので、光ファイバーと発光素子もしくは受光素子との距離が凹部のないものより短くなり、その分スリーブとフェルールの嵌合角度が変化しても光ファイバーと発光素子もしくは受光素子の光結合効率の変化を凹部の小さいものより小さくすることができて安定した光結合を得られる。したがって、光ファイバーと発光素子もしくは受光素子の光結合効率が変化しないで安定した光結合を得ることができる。
【実施例４】
【００２２】
図６及び図７を参照して実施例４を説明する。
図６は、光通信装置の断面図、図７は、図６の光通信装置のリード導出部分の拡大断面図の断面図である。この実施例では、半導体ユニットのリードの構造に特徴がある。この実施例では、図３と同じ構造の光通信装置を用いる。
図６に示すように、光通信装置のハウジング２４は、合成樹脂により一体成形されてなるものである。ハウジング２４は、光ファイバーのフェルールが出入りする開口部２７を有するフェルール収納部２４ａと底部に半導体ユニットが収納される半導体ユニット収納部２４ｂとを有し、両部は、隔壁２４ｃにより隔てられている。隔壁２４ｃは、ハウジング２４の中央部分に開口が設けられており、この開口を通ってスリーブ２０やフェルールなどが半導体ユニット収納部２４ｂに至るように構成されている。また、ハウジング２４の底部となる壁面２４ｅは、ハウジングが撓み得るよう周囲の壁面よりも薄く形成されている。
【００２３】
半導体ユニットは、発光素子もしくは受光素子からなる半導体チップ２１をリードフレーム２２の素子搭載部２２ａに固着し、ボンディングワイヤ２９により、発光素子もしくは受光素子の表面に形成された電極とリードフレーム２２のリード２２ｂとを電気的に接続し、エポキシ樹脂などの透光性樹脂封止体２３により発光素子もしくは受光素子からなる半導体チップ２１とリードフレーム２２とをボンディングワイヤ２９と共にモールド封止してなる。樹脂封止体２３は、例えば、直方体であり、一面にスリーブ２０を固定するための突起２８を嵌め込む溝２３ａが形成されている。
【００２４】
スリーブ２０は、円筒状であり、例えば、アルミナなどのセラミックや銅、鉄あるいはこれらの合金などの金属からなり、先端部の突起２８が樹脂封止体２３の溝２３ａに嵌合されて半導体ユニットに固定されている。この実施例では、スリーブ２０として縦に切り込み２０ａを入れた割りスリーブ２０を用いている。このような構成によればスリーブ２０が半導体ユニットの樹脂封止体２３と固定され、ハウジング２４とは固定されないため、ハウジング２４とスリーブ２０が固定された半導体ユニットとの間には外力が加えられた時に弾性が得られると共に、スリーブ２０と半導体チップ２１との位置関係は常に一定にすることができる。スリーブ２０は、隔壁２４ｃの開口にほぼ一致して形成されているが、図６に示すように、多少ギャップ空間２４ｄが形成されているハウジング２４と半導体ユニットの嵌合において、ギャップ空間２４ｄを設けて壁面２４ｅを薄くすることにより、スリーブに加えられる外力に対してハウジング２４とスリーブ２０が固定された半導体ユニットとの間の弾性がさらに得られるようになっている。
【００２５】
リードフレーム２２のリード２２ｂは、樹脂封止体２３から導出しており、さらにリード２２ｂの先端は、ハウジング２４の側面から外部に突出している。そして、ハウジング２４の内部空間にあって樹脂封止体２３から導出している部分には細い部分２２ｃが設けられている（図７）。
この実施例の光通信装置は、スリーブと半導体ユニットの樹脂封止体とが固定され、スリーブがハウジングとは直接固定されていないので、スリーブとハウジングとの間に弾性が得られ、フェルールとスリーブとの嵌合時にフェルールへ外力がかかった場合でもフェルールへの外力に応じてスリーブも連動するため、スリーブとフェルールの嵌合角度が変化する割合が小さくなる。また、リードが部分的に細くなっているため弾性力が増し、外力に対してより安定した光結合が得られる。したがって、光ファイバーと発光素子もしくは受光素子の光結合効率が変化しないで安定した光結合を得ることができる。
以上、それぞれの実施例では、受光もしくは発光する一方向の光通信装置を説明したが、受光及び発光する双方向に光通信がなされる光通信装置に適用することができるのは勿論である。
【００２６】
また、実施例２の割りスリーブの構造、実施例３の凹部を設けた樹脂封止体にスリーブを装着した構造、実施例４のハウジングの内部空間にあって樹脂封止体から導出している部分のリードに周囲よりも細い部分を設けた構造の全て若しくは幾つかをそれぞれ組み合わせて実施しても良い。その場合には組み合わせたそれぞれの効果が相乗して得られることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施例である実施例１の光通信装置の断面図及び半導体ユニットの平面図、
【図２】図１の光通信装置に光ファイバーが装着されたフェルールを嵌合させた光通信装置の断面図。
【図３】本発明の一実施例である実施例２の光通信装置の断面図及びスリーブの斜視図、
【図４】図３の光通信装置に光ファイバーが装着されたフェルールを嵌合させた光通信装置の断面図。
【図５】本発明の一実施例である実施例３の光通信装置の断面図。
【図６】本発明の一実施例である実施例４の光通信装置の断面図。
【図７】図６の光通信装置のリード導出部分の拡大断面図の断面図。
【符号の説明】
【００２８】
１、２１、３１・・・発光素子もしくは受光素子が形成された半導体チップ
２、２２、３２・・・リードフレーム
２ａ、２２ａ、３２ａ・・・リードフレームの素子搭載部
２ｂ、２２ｂ、３２ｂ・・・リードフレームのリード
３、２３、３３・・・透光性樹脂封止体
３ａ、２３ａ、３３ａ・・・樹脂封止体表面の溝
４、２４、３４・・・ハウジング
４ａ、２４ａ、３４ａ・・・ハウジングのフェルール収納部
４ｂ、２４ｂ、３４ｂ・・・ハウジングの半導体ユニット収納部
４ｃ、２４ｃ、３４ｃ・・・ハウジングの隔壁
４ｄ、２４ｄ、３４ｄ・・・ギャップ空間
４ｅ、２４ｅ、３４ｅ・・・ハウジングの壁面
５、２５、３５・・・光ファイバー
６、２６、３６・・・フェルール
７、２７、３７・・・ハウジングの開口部
８、２８、３８・・・ハウジングの突起
９、２９、３９・・・配線
１０、２０、３０・・・スリーブ
２２ｃ・・・リードの細い部分
２４ｃ・・・スリーブの切り込み
３３ｂ・・・透光性樹脂封止体の凹部
【図１】
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【図２】
2006344890.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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